物理化学第五版课后习题答案解析
第五章 化学平衡
5－1．在某恒定的温度和压力下，取n 0﹦1mol 的A (g )进行如下化学反应：A (g ) B (g ) 若
0B μ﹦0A μ，试证明，当反应进度﹦时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A ，B 间达到
化学平衡。 解： 设反应进度
为变量
A (g )
B (g )
t ﹦0 n A , 0﹦n 0 0 0﹦0
t ﹦t 平 n A n B
﹦
B
B
n ν n B ﹦B ，n A ﹦n 0－n B ﹦n 0－B
，n ﹦n A ＋n B ﹦n 0
气体的组成为：y A ﹦
A n n ﹦00
B n n νξ-﹦01n ξ-，y B ﹦B n
n
﹦0n ξ
各气体的分压为：p A ﹦py A ﹦0
(1)p n ξ
-
，p B ﹦py B ﹦
p n ξ
各气体的化学势与
的关系为：0
000
ln ln (1)A A A
A p p RT RT p p n ξμμμ=+=+- ~
000
ln
ln B B B B p p RT RT p p n ξμμμ=+=+?
由 G ＝n A A ＋n B
B ＝(n A 0
A
μ＋n B 0
B μ)＋00ln
(1)A p n RT p n ξ-＋00
ln B p n RT p n ξ
? ＝[n 0－
A μ＋0
B μ]＋n 00
ln
p
RT p
＋00()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ 因为 0B μ﹦0A μ，则G ＝n 0(0
A μ＋0
ln
p
RT p )＋0
0()ln(1)n RT n ξξ--＋0ln RT n ξξ ,0()ln T p G RT n ξξξ?=?- 20,20()()
T p n RT G
n ξξξ?=-?-＜0 令 ,(
)0T p G
ξ?=? 0
11n ξξξξ==-- ﹦ 此时系统的G 值最小。
5－2．已知四氧化二氮的分解反应 N 2O 4 (g ) 2 NO 2(g )
在 K 时，0
r m G ?＝·mol －1。试判断在此温度及下列条件下，反应进行的方向。
(1) N 2O 4(100 kPa )，NO 2(1000 kPa ); （
(2) N 2O 4(1000 kPa )，NO 2(100 kPa ); (3) N 2O 4(300 kPa )，NO 2(200 kPa ); 解：由J p 进行判断
K ＝exp (－0
r m G RT ?)＝exp (－47500298.15
R ?)＝ J p ＝2242
0NO N O p p p (1) J p ＝2
1000100100?＝100 J p ＞0K 反应向左进行。或Δr G m ＝ kJ ·mol －1
(2) J p ＝2
1001000100?＝ J p ＜0K 反应向右进行。或Δr G m ＝－ kJ ·mol －1
(3) J p ＝2
200300100
?＝ J p ＞0K 反应向左进行。或Δr G m ＝ kJ ·mol －1
5－3．一定条件下，Ag 与H 2S 可能发生下列反应： 2Ag (s ) ＋H 2S (g )
Ag 2S (s ) ＋H 2(g )
25℃,100 kPa 下，将Ag 置于体积比为10∶1的H 2(g )与H 2S (g )混合气体中。 -
(1) Ag 是否会发生腐蚀而生成Ag 2S
(2) 混合气体中H 2S 气体的体积分数为多少时，Ag 不会腐蚀生成Ag 2S
已知25℃时，H 2S (g )和Ag 2S (s )的标准生成吉布斯函数分别为－ kJ ·mol －1和－ kJ ·mol －1。
解：设反应体系中气相为理想气体，则 Δr G m ＝0
r m G ?＋RTln
22H H S
p p
(1) Δr G m ＝(－＋＋R ××103×l n 10＝－＋＝－·mol －1
Δr G m ＜0，Ag 会发生腐蚀而生成Ag 2S 。
(2) 当Δr G m ＞0时，Ag 不会发生腐蚀而生成Ag 2S ，因此
ln
221H S H S y y -＞(－0
r m G RT ?)＝6700
298.15R ?＝ 221H S H S
y y -＞
2H S y ＜
5－4．已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下：
CH 4 (g )＋CO 2 (g ) 2CO (g )＋2H 2(g ) 01K CH 4 (g )＋H 2O (g )
CO (g )＋3H 2(g ) 02K
求下列反应的0K ： CH 4 (g )＋2H 2O (g )
CO 2(g )＋4H 2(g )
解： (2) ×2－(1) ＝(3) 0K ＝020121()()K K -?
5－5．在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在 K 时的分压分别为 kPa 和 kPa 。将容器保持在 K ，经一定时间后，总压力减少至 kPa ，且维持不变。求下列反应的0K 。
SO 2Cl 2(g ) SO 2(g ) ＋Cl 2(g )
解：反应各组分物料衡算如下
SO 2Cl 2(g ) SO 2(g ) ＋ Cl 2(g ) 0 p 0(SO 2) p 0(Cl 2)
\
p x p 0(SO 2)－p x p 0(Cl 2) －p x
p ＝ p 0(SO 2)＋p 0(Cl 2) －p x ＝ p x ＝＋－＝ kPa
p (Cl 2)＝－＝ kPa p (SO 2) ＝－＝ kPa
0K ＝
22220
SO Cl SO Cl p p p p ＝
41.3138.26
6.526100
??＝
5－6．900℃，3×106Pa 下，使一定量摩尔比为3∶1的氢、氮混合气体通过铁催化剂来合成氨。反应达到平衡时，测得混合气体的体积相当于 K ， kPa 的干燥气体(不含水蒸气)，其中氨气所占的体积分数为×10－3。求此温度下反应的0K 。 解： 22331N N NH y y y ++= 3
2311 2.056104
4
NH N y y ---?=
=＝ 2H y ＝
0K ＝0()B B B
B B p y p νν∑∏＝322
2203
()NH H N y p p y y -? ＝26
23
100 2.05610()30000.74850.2495
-???＝×10－8 5－7． PCl 5分解反应 PCl 5(g )PCl 3 (g ) ＋Cl 2(g )
在200 ℃时的0K ＝，计算：
（1）200℃，200 kPa 下PCl 5的解离度。
（2）摩尔比为1：5的PCl 5与Cl 2的混合物，在200℃， kPa 下，求达到化学平衡时PCl 5的解离度。
解：（1）设200℃，200 kPa 下五氯化磷的解离度为α，则
PCl 5(g )
PCl 3 (g ) ＋Cl 2(g )
1－α α α n ∑＝1＋α
K ＝0(
)B
B B
B B
B
p n p n νν∑∏∑＝2
2
2001001αα?-＝ 221αα-＝ 2
1
α
＝ α＝ 或 0
K ＝202
1p p αα?- α＝000
K p
K p +＝
0.312
0.3122
+＝
（2）设混合物的物质的量为n ，五氯化磷的解离度为α'，则平衡时
PCl 5(g )
PCl 3 (g ) ＋Cl 2(g )
（
1－α' α' 5＋α' n ∑＝6＋α'
0K ＝0(
)B
B
B B B
B
p n p n νν∑∏∑＝
101.325(5)
100(1)(6)
αααα'+?''-+＝ α'2＋α'－＝0
α'＝26.5395 6.53954 1.3079 1.8474-++??＝ 6.53957.24092 1.3079
-+?＝
5－8．在994K ，使纯氢气慢慢地通过过量的CoO (s )，则氧化物部分地被还原为Co (s )。出来的平衡气体中氢的体积分数(H 2)＝。在同一温度，若用CO 还原CoO (s )，平衡后气体中一
氧化碳的体积分数
(CO )＝。求等物质的量的CO 和H 2O (g )的混合物，在994K 下通过适当催
化剂进行反应，其平衡转化率为多少 解：(1) CoO (s )＋H 2(g )
Co (s )＋H 2O (g ) 01K ＝0(
)B B B
B B
p y p νν∑∏＝10.0250.025-＝39 (2) CoO (s )＋CO (g )
Co (s )＋CO 2(g ) 02K ＝0(
)B B B B B
p y p νν∑∏＝10.01920.0192-＝ 0
K 51.08
03
K ＝2
2
(1)αα-＝ α＝
5－9。 在真空的容器中放入固态的NH 4HS ，于25℃下分解为NH 3(g )与H 2S (g )，平衡时容器内的压力为 kPa 。 >
(1) 当放入NH 4HS 时容器内已有 kPa 的H 2S (g )，求平衡时容器中的压力。
(2) 容器内原有 kPa 的NH 3(g )，问需加多大压力的H 2S ，才能形成NH 4HS 固体 解：反应的化学计量式如下 NH 4HS (s )
NH 3(g ) ＋H 2S (g )
p p p ＝
66.66
2
＝ kPa 由题给条件，25 °C 下 0K ＝(0p p )2＝(33.33100
)2
＝ (1) NH 4HS (s )
NH 3(g ) ＋H 2S (g )
2H S p ＋2H S p
0K ＝
2202
(39.99)
H S H S p p p ?+＝ 22
H S
p ＋2H S p －1111＝0 2H S p ＝ kPa p ＝22H S p ＋＝ kPa
(2) NH 3(g )＋H 2S (g )
NH 4HS (s )
*
当 J p ＝202
6.666H S p p ?＜10.1111
能形成NH 4HS 固体
2H S p ＞
1111
6.666
＝ kPa 5－10．25℃,200 kPa 下，将4 mol 的纯A (g )放入带活塞的密闭容器中，达到如下化学平衡A (g )
2B (g )。已知平衡时，n A ﹦，n B ﹦。
(1) 求该温度下反应的0K 和0
r m G ?；
(2) 若总压为50 kPa ，求平衡时A ，B 的物质的量。
解：(1) 0
K ＝2
0B
B A B
n p
p n n ?∑＝
2200 4.606100(4.606 1.697) 1.697
??+?＝ 0
r m G ?﹦－R ××﹦－ kJ ·mol －1
(2) A (g ) 2B (g )
n 0－x 2x n ∑＝n 0＋x
$
K ＝2
0B
B A B
n p
p n n ?∑＝
2504100(4)(4)x x x ??+-＝ x
mol n A ＝ mol n B ＝ mol 5－11．已知下列数据：
求 K 下CO (NH 2)2(s )的标准摩尔生成吉布斯函数0
f m G ?，以及下列反应的0K 。
{
CO 2 (g )＋2NH 3(g )
H 2O (g )＋CO (NH 2)2(s )
解： CO (NH 2)2(s )的生成反应为：C (石墨)＋N 2(g )＋2H 2(g )＋
1
2
O 2(g ) CO (NH 2)2(s )
f m
H ?＝0c m H ?(C )＋20c m H ?(H 2)－0c m H ?[CO (NH 2)2] ＝－－2×＋＝－ kJ ·mol －1
r m
S ?＝0m S [CO (NH 2)2] －0m S (C ) －0m S (N 2)－20
m S (H 2)－
12
m S (O 2) ＝－－－2×－
1
2
×＝－ J ·mol －1·K －1 0
f m
G ?[CO (NH 2)2] ＝－＋××10－3＝－ kJ ·mol －1 0
r m G ?＝－－＋＋2×＝ kJ ·mol －1
K ＝3
1.4410exp()298.15
R ?-
?＝ 5－12． 已知，CO (g )和CH 3OH (g )的0
f m H ?分别为－及－ kJ ·mol －1，CO (
g )、H 2(g )、CH 3OH (l )的0m S 分别为、及127J ·K －1·mol －1。又知甲醇的饱和蒸气压为，vap m H ?＝ kJ ·mol －1，蒸气可视
。
CO (g )＋2 H 2(g )
CH 3OH (g )
解： 0
r m H ?＝－＋＝－ kJ ·mol －1
CO (g )＋2 H 2(g ) CH 3OH (g,0p )
CH 3OH (l,0p ) CH 3OH (l,p *) CH 3OH (g ,p *)
r m
S ?＝127－－2×＋338.010298.15?＋Rln 16.59
100
＝－＋－
＝－ J ·K －1·mol －1
或 0
m S ( CH 3OH , g )＝127＋－＝ J ·K －1·mol －1
r m S ?＝－－2×＝－ J ·K －1·mol －1
|
r m G ?＝－－×(－ ×10－3＝－＋＝－ kJ ·mol －1
K ＝exp (－
3
24.7310298.15R
-?)＝exp ＝×104 5－13．已知25℃时AgCl (s )，水溶液中Ag ＋，Cl －的0
f m G ?分别为－·mol －1，·mol －1和
－·mol －1。求25℃下AgCl (s )在水溶液中的标准溶度积0K 及溶解度s 。 解： AgCl (s )
Ag ＋＋Cl － 0
r m G ?＝－＋＝ kJ ·mol －1
0K ＝exp (－
55676
298.15R
?)＝exp (－ ＝×10－10
s ＝＝6
143.321210010
? mg ／100g 5－14．体积为1dm 3的抽空密闭容器中放有 molN 4O 2(g )，发生如下分解反应：
N 4O 2(g )
2 NO 2(g )
50℃时分解反应的平衡总压为。已知25℃时N 4O 2(g )和NO 2(g )的0
f m H ?分别为·mol －1和·mol －1。设反应的0,r p m C ?≈0。
(1) 计算50℃时N 4O 2(g )的解离度及分解反应的0K ；
(2) 计算100℃时反应的0K 。 解：(1) N 4O 2(g )
2 NO 2(g ) n 0(1－
) 2n 0
n ∑＝n 0(1＋
)
n ∑＝
1301
323.15R ??＝ mol ＝
0K ＝2
222222200
022022
04413040.3996(1)(1)100(10.3996)
NO B N O B
n n p p p p n n p n p αααα???=?=?=--?-∑＝ 2400220.3996130
(1)10.3996N O n p p n αα??=
=++＝
4200(1)(10.3996)130
(1)10.3996
N O n p p n αα--?=
=++＝
K ＝2
242
NO
N O p p p
＝2
74.2155.80100?＝ (2) 0
r m H ?＝2×－＝ kJ ·mol －1
020********
ln ()323.15373.15
K K R =?-＝ }
02K ＝×＝
5－15．已知25℃时的下列数据
物 质
Ag 2O (s ) CO 2(g ) Ag 2CO 3(s ) 0
f m
H ?／kJ ·mol －
1 － － － $
0m S ／J ·mol －1·K －1
求110℃时Ag 2CO 3(s )的分解压。设0
,r p m C ?≈0。
解： Ag 2CO 3(s ) Ag 2O (s )＋CO 2(g )
r m H ?＝－－＋＝ kJ ·mol －1 0r m S ?＝＋－＝ J ·mol －1·K －1 0r m G ?＝－××10－3＝ kJ ·mol －1
0K ＝exp (17010
383.15R
-
?)＝exp (－ ＝×10－3
、
2CO p ＝00p K ＝ kPa
5－16．在100℃下，下列反应的0K ＝×10－9，0
r m S ?＝·K －1·mol －1。计算：
COCl 2(g ) CO (g ) ＋Cl 2(g )
(1) 100℃，总压为200kPa 时COCl 2的解离度；
(2) 100℃下上述反应的0
r m H ?；
(3) 总压为200kPa ，解离度为%时的温度。设ΔC p ,m ＝0。 解：(1) COCl 2(g ) CO (g ) ＋Cl 2(g )
1－ Σn ＝1＋
K ＝0(
)B
B B
B B
B
p n p n νν∑∏∑＝22
200100(1)αα?-＝×10－9
00
K p
K p +99
8.1108.1102
--??+10－5
~
(2) 0
r m G ?＝－RTln 0K ＝－R ×××10－
9＝ kJ ·mol
－1
0r m H ?＝0r m G ?＋T 0
r m S ?＝＋××10－3＝ kJ ·mol －1
(3) 0
K ＝222000.001100(10.001)
?-＝2×10－6
96
8.110ln 210--??＝3104.671011()373.15R T ?- 1T
＝×10－3 T ＝ K
5－17．在500～1000K 温度范围内，反应A (g )＋B (s )2C (g )的标准平衡常数0K 与温度T
的关系为 07100
ln 6.875/K T K
=-
+。已知原料中只有反应物A (g )和过量的B (s )。 (1) 计算800K 时反应的0K ；若反应系统的平衡压力为200 kPa ，计算产物C (g )的平衡分压；
(2) 计算800K 时反应的0r m H ?和0
r m S ?。
7100
K ＝20
()C C p p p p - 2
00000C C p K p p K p p +-= -
C p =
13.532
-+=＝ kPa
(2) 0r m H ?＝7100R ＝ kJ ·mol －1 0
r m S ?＝＝ J ·mol －1·K －1
5－18．反应2NaHCO 3(s )
Na 2CO 3(s )＋H 2O (g )＋CO 2(g )在不同温度时的平衡总压如下：
设反应的0
r m H ?与温度无关。求： (1) 上述反应的0
r m H ?；
？
(2) lg (p ／kPa )与T 的函数关系式； (3) NaHCO 3的分解温度。
解：(1) 0
K ＝2
0()2p p
ln 2r m H p B
RT ?=-
+
r m H ?＝×2×R ＝·mol －1
(2) 3346.24
lg 10.956p T
=-+ (3) 3326.24
10.956lg101.325
T =
-分解＝
—
求下列反应的lg 0K 与T 的函数关系式及300℃时的0K 。
CO (g ) ＋2H 2 (g )
CH 3OH (g )
解： 时 0
r m H ?﹦－＋﹦－·mol －1
r m S ?﹦－－2×﹦－ J ·mol －1·K －1 0r m G ?﹦－＋××10－3﹦－ kJ ·mol －1
0K ﹦exp (
24817
298.15R
?)＝exp ＝×104
反应的 Δa ﹦－－2×﹦－
Δb ﹦－－2××10－3﹦×10－3 Δc ﹦(－＋＋2× ×10－6﹦－×10－6
.
0r m H ? (T )＝0
,0r m H ?＋ΔaT ＋
2b ?T 2＋3
c ?T 3
0,0
r m H ?＝－×103＋×－×10－3×
＋×10－6×
＝－×104 J ·mol －1
00
0,0
22ln 23r m r m H H d K a b c T dT RT RT RT R R
?????==+++ 0
ln K ﹦0
,0
2
ln 26r m H a b c T T T RT
R R R
????-
+
++＋I I ﹦×1044
7.524710
61.897
ln 298.15298.15
R R
?-
+
?? 36285.182910298.1526.85510298.1526R R
--????-+??
＝－＋－＋＝
ln K ﹦
4362
7.52471061.89785.18291026.85510ln 26T T T RT R R R
--???+++＋ ~
0lg K ﹦
3931.3
T －＋×10－3T －×10－6T 2＋
0lg K ﹦3931.3
573.15
－×＋×10－3×
－×10－6× 2＋
﹦－＋－＋ ﹦－
0K ﹦×10－
4
5－20． 工业上用乙苯脱氢制苯乙烯
C 6H 5C 2H 5 (g ) C 6H 5C 2H 3 (g )＋H 2(g )
如反应在900K 下进行，其0K ＝。试分别计算在下述情况下，乙苯的平衡转化率。 (1) 反应压力为100kPa ； !
(2) 反应压力为10kPa ；
(3) 反应压力为100kPa ，且加入水蒸气时原料气中水与乙苯蒸气的物质的量之比为10：1。 解： C 6H 5C 2H 5 (g ) C 6H 5C 2H 3 (g )＋H 2(g )
1－
Σn ＝1＋
K ＝0(
)B
B B
B B
B
p n p n νν∑∏∑＝2
2
100(1)p αα?-＝ (1) 22100100(1)αα?-＝ α＝0
1K K +＝ 1.511.511+＝ (2) 2210100(1)αα?-＝ α＝0
0.1
K K +＝ 1.511.510.1+＝ (3) Σn ＝11＋α
K ＝
2
100(1)(11)
p ααα?--＝ (0K ＋1) 2＋100K －110K ＝0
α2＋α－＝0 α＝
#
5－21．在一个抽空的容器中放入很多的NH 4Cl (s )，当加热到时340℃，容器中仍有过量的NH 4Cl (s )存在，此时系统的平衡压力为。在同样的条件下，若放入的是NH 4I (s )，则测得的平
衡压力为，试求当NH 4Cl (s )和NH 4I (s )同时存在时，反应系统在340℃下达平衡时的总压力。设HI (g )不分解，且此两种盐类不形成固溶体。
解： 设在一定T 、V 下，两反应同时达到平衡时，HCl (g )和HI (g )的平衡分压分别为x 和y 。
NH 4Cl (s )
NH 3(g )＋HCl (g ) NH 4I (s )
NH 3(g )＋HI (g )
过量 x ＋y x 过量 x ＋y y 两个反应同时存在并达到平衡时，系统的总压力为：p ﹦2(x ＋y )
01K ﹦
21020()()()2p x y x p p += 0
2K ﹦22020
()()()2p x y y p p
+= 上述两式相加得： 4x (x ＋y )＋4y (x ＋y )﹦2
21
2
p p + x ＋y ﹦
22
12
p p + 所以 p ﹦22
12
222104.6718.864p p +=+﹦ kPa
5－22．在600℃，100kPa 时下列反应达到平衡：CO (g )＋H 2O (g ) CO 2(g )＋H 2(g )
现在把压力提高到5×104kPa ，问：
(1) 若各气体均视为理想气体，平衡是否移动 】
(2) 若各气体的逸度因子分别为(CO 2)＝，(H 2)＝，(CO )＝，(H 2O )＝，与理想气体相
比，平衡向哪个方向移动
解：(1) 因为 0K ＝0(
)B
B
B
B
B
B
p n p n νν
∑∏∑＝B
B B
n ν∏ 所以平衡不移动。
(2) 00
p K K K ?=? 000
1.1 1.09 1.33221.200.75
p p
K K K ?=
=? 因为 K ?＞1 所以与理想气体相比，平衡向生成反应物方向移动。
5－23．已知水溶液中甲酸HCOOH 和乙酸HOAc 的标准解离常数0K 分别为×10
－4
和×10
－
5。求下列溶液中氢离子的质量摩尔浓度
b (H ＋)。
(1) b ﹦1mol ·kg －1的甲酸水溶液； (2) b ﹦1mol ·kg －1的乙酸水溶液；
(3) 质量摩尔浓度均为b ﹦1mol ·kg －1的甲酸和乙酸的混合溶液。计算结果说明了什么 解：(1) HCOOH
H ＋＋HCOO －
b －x
x
x 01
K ﹦2
00
()x b x b
- 200110x K x K +-= …
b (H ＋
)﹦4284
1.8210 1.82104 1.82102
----?+?+??﹦ mol ·kg －1
(2) OHAc
H ＋＋ AcO － b －x
x
x 02
K ﹦2
00
()x b x b
''- 200220x K x K ''+-= 52105
1.7410 1.74104 1.7410()2
b H ---+
-?+?+??'=﹦×10－3 mol ·kg －1
(3) 设在质量摩尔浓度均为b ﹦1mol ·kg －1的甲酸和乙酸的混合溶液达到电离平衡时，HCOO －和AcO －的平衡浓度分别为x 和y 。
01K ﹦
0()()x y x b x b +- 0
2K ﹦0
()()x y y b y b
+- 0011K y K x x =-- 2
2
2
03002000
1111123020
11()2(1)K x K K x K x K K x K x K x
+--+=++- 222
003000002000012111221121()()(2)0K K x K K K K K x K K K x K -+-----+= ×10－4 x 3－×10－4 x 2－×10－8 x ＋×10－8﹦0 x 3－ x 2－×10－4 x ＋×10－4﹦0
《
运用牛顿迭代法解上述一元三次方程，设初值x 0﹦ mol ·kg －1
x ﹦ mol ·kg －1 y ﹦×10－3 mol ·kg －1
5－24．(1) 应用路易斯－兰德尔规则及逸度因子图，求250℃，下，合成甲醇反应的K ：
CO (g )＋2H 2 (g )
CH 3OH (g )
(2) 已知250℃时上述反应的0
r m G ?﹦·mol －1，求此反应的0K ；
(3) 化学计量比的原料气，在上述条件下达平衡时，求混合物中甲醇的摩尔分数。 解：(1) T ﹦ p ﹦
CO (g )、CH 3OH (g )：T r ﹦C
T T ，p r ﹦C p p ；H 2 (g )：T r ﹦8C T T +，p r ﹦0.8107C p
p +
物 质 CO (g ) H 2 (g ) CH 3OH (g ) T 、p
K 、 Mpa
、
、
322
2()0.38
()() 1.08 1.09
CH OH K H CO ????=
=??﹦ (2) 0K ＝exp (25899
523.15R
-
?)＝exp (－ ＝×10－3
(3) CO (g )＋2H 2 (g ) CH 3OH (g )
1－x 2(1－x ) x Σn ＝3－2x
0p
K ＝0(
)B
B B
B B
B
p n p n νν∑∏∑＝2
233100(32)()20.265104(1)x x x -??- 0
K ＝0
p
K K ? 0p
K ＝03
2.5941100.2989
K K ?-?=
＝×10－3 2
233100(32)()20.265104(1)x x x -??-＝×10－3 23(32)(1)
x x x --＝ x 3－＋ x －﹦0 x 3－3 x 2＋ x －﹦0
运用牛顿迭代法解上述一元三次方程，设初值x 0﹦ mol
x ﹦ mol Σn ＝3－2x ＝ mol
y (CH 3OH )﹦0.9006
1.1988
﹦
物理化学课后答案
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系? 解：对于理想气体,pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1—2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441。153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1—4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13。33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25。0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气.若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1
物化实验习题与答案
实验一燃烧热的测定 1．根据热化学的定义，关于燃烧热的定义下列说法正确的是（C） （A）物质氧化时的反应热 （B）物质完全氧化时的反应热 （C）1mol物质完全氧化时的反应热 （D）1mol物质完全还原时的反应热 2．氧弹式量热计的基本原理是（A） （A）能量守恒定律 （B）质量作用定律 （C）基希基希霍夫定律 （D）以上定律都适用 3．氧弹式量热计是一种（D） （A）绝热式量热计 （B）热导式量热计 （C）热流式量热计 （D）环境恒温式量热计 4．在用氧弹式量热计测定苯甲酸燃烧热的实验中不正确的操作是（D） （A）在氧弹充入氧气后必须检查气密性 （B）量热桶内的水要迅速搅拌，以加速传热 （C）测水当量和有机物燃烧热时，一切条件应完全一样 （D）时间安排要紧凑，主期时间越短越好，以减少体系与周围介质发生的热交换5．在测定萘的燃烧热实验中，先用苯甲酸对氧弹量热计进行标定，其目的是（A）（A）确定量热计的水当量 （B）测定苯甲酸的燃烧热 （C）减少萘燃烧时与环境的热交换 （D）确定萘燃烧时温度的增加值 6．用氧弹式量热计测定萘的燃烧热，实验直接测量结果符号表示为（C）（A）Q （B）Q P （C）Q V （D）△H 7．燃烧热测定实验中，温差的修正可用哪种方法进行（B） （A）溶解度曲线 （B）奔特公式 （C）吸热——放热曲线 （D）标准曲线 8．给氧弹充氧气时，正确的操作方法是减压阀出口压力指示表指针应指在（B）（A）小于 （B）—2 MPa （C）3Mpa—4MPa （D） 5 MPa 9．氧弹量热计中用水作为物质燃烧时燃烧热的传热介质，将水装在容器内正确的操作是（A）（A）3升水装在内筒
物理化学第五版下册习题答案
第七章 电化学 7、1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A,经过15min 后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的Cu?(2)在的27℃,100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2(g)？ 解:电极反应为:阴极:Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极: 2Cl - －2e - → Cl 2(g) 则:z= 2 根据:Q = nzF =It ()22015Cu 9.32610mol 296500 It n zF -?= ==?? 因此:m (Cu)=n (Cu)× M (Cu)= 9、326×10-2×63、546 =5、927g 又因为:n (Cu)= n (Cl 2) pV (Cl 2)= n (Cl 2)RT 因此:3223Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010 n RT V p ??===?（）（） 7、2 用Pb(s)电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1、66×10-2g 。通电一定时间后,测得与电解池串联的银库仑计中有0、1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62、50g,其中含有PbNO 31、151g,计算Pb 2+的迁移数。 解法1:解该类问题主要依据电极区的物料守恒(溶液就是电中性的)。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下: n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(12 Pb 2+) 则:n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(12 Pb 2+) n 电解(1 2Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 223162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 12331.22 n -+--??==??解前（）电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 12331.22 n +-==??解后电 n 迁移(12 Pb 2+)=6、150×10-3+1、537×10-3-6、950×10-3=7、358×10-4mol () 242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710(Pb )2n t n +-+-+?==?移解（）=迁电
物理化学课后习题答案
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
物理化学上册的答案-第五版上册
第一章 气体pVT 性质 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33) (0000.1001 0000.100000.250000.1252 cm cm V l O H ==-=ρ
关于物理化学课后习题答案
关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
物理化学实验课后习题答案
1. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？如何保护及正确使用？ 答：（1）电位差计是按照对消法测量原理设计的一种平衡式电学测量装置，能直接给出待测电池的电动势值，测定时电位差计按钮按下的时间应尽量短，以防止电流通过而改变电极表面的 平衡状态。 （2）标准电池是用来校准工作电流以标定补偿电阻上的电位降。 （3）检流计用来检验电动势是否对消，在测量过程中，若发现检流计受到冲击，应迅速按下短路按钮，以保护检流计。检流计在搬动过程中，将分流器旋钮置于“短路”。 （4）工作电池（稳压电源）电压调至与电位差计对电源的要求始终相一致。 3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？ 答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势； 标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。 检流计：指示通过电路的电流是否为零； 工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。 4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？ 答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 （2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg 离子或含有能与K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。 5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？ 答：若调不到零点，可能的原因有： （1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了； （2）电路中的某处有断路； （3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。 4．为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温？ 答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。 3、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，根据什么原则考虑加入溶质的量，太多太少影响如何？ 答：根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量。太多就不是稀溶液，太少凝固点下降值太小，误差大。 3. 实验中为何用镀铂黑电极？使用时注意事项有哪些？ 答：铂电极镀铂黑的目的在于减少电极极化，且增加电极的表面积，使测定电导时有较高灵敏 度。电导池不用时，应把两铂黑电极浸在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变。 4. UJ34A型电位差计测定电动势过程中，有时检流计向一个方向偏转，分析原因。 原因：电极管中有气泡；电极的正负极接反；线路接触不良；工作电源电压与电位差计对电源的要求数据不一致等。 2．反应物起始浓度不相等，试问应怎样计算k值？ 答：若CH3COOC2H5溶液浓度a＞b（NaOH溶液浓度），则其反应速率方程的积分式为 a a κt+κ0 (—-1) - κ0— b c a ln????????? = κ(a—b)t + ln— ____ b b κt - κc — c C和κc分别为反应进行完全后体系中产物CH3COONa的浓度和电导率 若a＞b时b =C，若a< b时a =C 3．如果NaOH和乙酸乙酯溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么？ 答：不能。只有反应体系是很稀的水溶液，才可认为CH3COONa是全部电离的。反应前后Na+的浓度不变。随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，以跟踪反应 物浓度随时间变化。 1、把苯甲酸在压片机上压成圆片时，压得太紧,点火时不易全部燃烧；压得太松,样品容易脱落；要压得恰到好处。 挥发性双液图
物化实验课后答案
实验一燃烧热的测定1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答：在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol·dm-3 NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。 2. （1）本实验中，那些为体系？那些为环境？（2）实验过程中有无热损耗，（3）如何降低热损耗？ 答：（1）氧弹中的样品、燃烧丝、棉线和蒸馏水为体系，其它为环境。 （2）实验过程中有热损耗：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。 （3）降低热损耗的方法：调节内筒水温比外筒水温低0.5-1℃，内桶盖盖严，避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗。 3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒的低？低多少合适？ 在环境恒温式量热计中，点火后，系统燃烧放热，内筒水温度升高1.5-2℃，如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃，样品燃烧放热最终
内筒水温比外筒水温高1℃，整个燃烧过程的平均温度和外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低0.5-1℃较合适。 4 固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。 5 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些? 提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 6 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么? 提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。 实验二十（1）液体饱和蒸气压的测定预习思考题 一、思考题： 1. 真空泵在开关之前为什么要先通大气？
物理化学第五版下册习题答案
第七章 电化学 7.1 用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20A ，经过15min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa 下阳极上能析出多少体积的的Cl 2（g ）？ 解：电极反应为：阴极：Cu 2+ + 2e - → Cu 阳极： 2Cl - －2e - → Cl 2（g ） 则：z= 2 根据：Q = nzF =It ()22015 Cu 9.32610mol 296500 It n zF -?= ==?? 因此：m （Cu ）=n （Cu ）× M （Cu ）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n （Cu ）= n （Cl 2） pV （Cl 2）= n （Cl 2）RT 因此：3 223 Cl 0.093268.314300Cl 2.326dm 10010 n RT V p ??===?（）（） 7.2 用Pb （s ）电极电解PbNO 3溶液。已知溶液浓度为1g 水中含有PbNO 3 1.66×10-2g 。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g ，其中含有PbNO 31.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解法1：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阳极区溶液中Pb 2+的总量的改变如下： n 电解后(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 迁移(1 2Pb 2+) 则：n 迁移(12Pb 2+)= n 电解前(12Pb 2+)+ n 电解(12Pb 2+)- n 电解后(1 2 Pb 2+) n 电解(12 Pb 2+)= n 电解(Ag ) = ()()3Ag 0.1658 1.53710mol Ag 107.9 m M -==? 2 23162.501.1511.6610(Pb ) 6.15010mol 1 2331.22 n -+--??==??解前（）电 2311.151(Pb ) 6.95010mol 1 2331.22 n +-==??解后电 n 迁移(1 2 Pb 2+)=6.150×10-3+1.537×10-3-6.950×10-3=7.358×10-4mol () 242321Pb 7.358102Pb 0.4791 1.53710 (Pb )2 n t n + -+ -+?==?移解（）=迁电
物理化学第五版课后习题答案
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4
物理化学上册的答案_第五版上册
气体pVT 性质 1. 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每 小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33714.015 .273314.81016101325444--?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33)(0000.1001 0000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+=+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 1-6 0℃时氯甲烷（CH 3Cl ）气体的密度ρ随压力的变化如下。试作ρ/p —p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。 解：将数据处理如下： P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 (ρ/p)/ （g ·dm -3·kPa ） 0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237 作(ρ/p)对p 图 当p →0时，(ρ/p)=0.02225，则氯甲烷的相对分子质量为 1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm 3容器中，直至压力达101.325kPa ，测得容器中混合气体的质量为0.3879g 。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。 解：设A 为乙烷，B 为丁烷。 B A B B A A y y mol g M y M y n m M 123.580694.30 867.46008315 .03897.01+=?==+==- （1） 1=+B A y y （2） 联立方程（1）与（2）求解得401.0,599.0==B B y y
【物理化学上册完整习题答案】第五版 高等教育出版社
第一章 气体pVT 性质 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。
物理化学课后(下册)部分习题答案
第十一章化学动力学 1. 反应为一级气相反应，320 oC时。问在320 oC加热90 min的分解分数为若干？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答：的分解分数为11.2% 2. 某一级反应的半衰期为10 min。求1h后剩余A的分数。 解：同上题， 答：还剩余A 1.56%。 3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答：反应掉50%需时19.4 min。 4． 25 oC时，酸催化蔗糖转化反应 的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c） 0 30 60 90 130 180 0 0.1001 0.1946 0.2770 0.3726 0.4676 解：数据标为 0 30 60 90 130 180 1.0023 0.9022 0.8077 0.7253 0.6297 0.5347 0 -0.1052 -0.2159 -0.3235 -0.4648 -0.6283
拟合公式 蔗糖转化95%需时 5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺 为一级反应。反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。KI只与 A反应。数据如下： 0 1 2 3 4 6 8 49.3 35.6 25.75 18.5 14.0 7.3 4.6 解：反应方程如下 根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一， 0 1 2 3 4 6 8
4.930 3.560 2.575 1.850 1.400 0.730 0.460 0 -0.3256 -0.6495 -0.9802 -1.2589 -1.9100 -2.3719 。 6．对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。对 于二级反应又应为多少？ 解：转化率定义为，对于一级反应， 对于二级反应， 7．偶氮甲烷分解反应 为一级反应。287 oC时，一密闭容器中初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为 22.732 kPa，求。 解：设在t时刻的分压为p， 1000 s后，对密闭容器中的 气相反应，可以用分压表示组成：
物理化学第五版课后习题答案
第十章 界面现象 10－1 请回答下列问题： (1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )
物理化学实验习题及答案
物理化学实验习题及答案 2013-01-14 00:08 恒温槽的性能测试 习题： 一、优良的恒温槽应具备那些条件？ 二、电热器功率过大有何缺点？ 三、接触温度计可否当温度计用？ 四、恒温槽灵敏度过低，又T——t曲线有何影响？ 五、欲提高恒温槽的灵敏度，有那些途径？ 六、电子继电器的工作原理，起何作用？ H2O2分解反应速率常数的测定 习题： 一、为什么反应开始不立即收集氧气，而要在反应进行一段时间后再收集氧气进行测定？ 二、读取氧气体积时量气管及水准瓶中水面处于同一水平位置的作用何在？ 三、反应过程中为什么要匀速搅拌？匀速搅拌对测定结果会产生怎的影响？ 四、H2O2和KI溶液的初始浓度对实验结果是否有影响？应根据什么条件选择它们？ 弱电解质电离常数的测定—分光光度法 习题： 一、在配置溶液时，加入HCl、HAc和NaAc溶液各起什么作用？
二、溶液A和溶液B的起始浓度，是否一定要相同？ 液相反应平衡常数的测定 习题： 一，引起本实验误差的可能因素是什么？ 二，你认为如何提高本实验的精度？ 三，如Fe3+，SCN-离子浓度较大时，则不能按公式来计算Kc的值，为什么？ 四，为什么可用[FeSCN2+] 与消光度比乘[SCN-]计算[FeSCN2+]平？ 电导法测定弱电解质电离常数 习题： 1.测定金属与电解质溶液电阻的方法有何不同?为什么测定溶液电 阻要用交流电源? 2.测定溶液电导时为什么要恒温? 3.为什么交流电源通常选择在约1000/s,如为了防止极化,频率高一 些，不更好吗?试权衡利弊. 乙醇---环己烷溶液的折射率-组成曲线的绘制 习题： 一、在测定中,溶液过热或分馏不彻底将使得相图图形发生什么变化? 二、做乙醇—环己烷溶液的折光率-组成曲线目的时什么? 三、每次加入蒸馏瓶中的环己烷或乙醇是否安记录表规定的精确值来进行?
第五版物理化学第四章习题答案
第四章多组分系统热力学 4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。 解：根据各组成表示的定义 4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为
4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B 介于和之间时，溶液的总体积 。求： （1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。 （2）时水和醋酸的偏摩尔体积。 解：根据定义 当时
4.460 C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 C时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为 根据Raoult定律 4.580 C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。 解：根据Raoult定律
4.6在18 C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O 2 0.045 g， 能溶解N 2 0.02 g。现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾， 赶出所溶解的O 2和N 2 ，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 C下的 体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：， 解：显然问题的关键是求出O 2和N 2 的Henry常数。 18 C，气体压力101.352 kPa下，O 2和N 2 的质量摩尔浓度分别 为 这里假定了溶有气体的水的密度为（无限稀溶液）。 根据Henry定律， 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液中O 2和N 2 的质量摩 尔浓度分 别为
物理化学第三章课后答案完整版
第三章热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。求 （1）热机效率； （2）当向环境作功时，系统从高温热源吸收的热及向低温热源放出的热 。 解：卡诺热机的效率为 根据定义 3．2 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求： （1）热机效率； （2）当从高温热源吸热时，系统对环境作的功及向低温热源放出的热解：(1) 由卡诺循环的热机效率得出 （2） 3．3 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作，求 （1）热机效率； （2）当向低温热源放热时，系统从高温热源吸热及对环境所作的功。 解：（1）
(2) 3．4 试说明：在高温热源和低温热源间工作的不可逆热机与卡诺机联合操作时，若令卡诺 热机得到的功r W 等于不可逆热机作出的功－W 。假设不可逆热机的热机效率大于卡诺热机效率，其结果必然是有热量从低温热源流向高温热源，而违反势热力学第二定律的克劳修 斯说法。 证： （反证法） 设 r ir ηη> 不可逆热机从高温热源吸热，向低温热源 放热 ，对环境作功 则 逆向卡诺热机从环境得功 从低温热源 吸热 向高温热源 放热 则 若使逆向卡诺热机向高温热源放出的热 不可逆热机从高温热源吸收的热 相等，即 总的结果是：得自单一低温热源的热 ，变成了环境作功 ，违背了热 力学第二定律的开尔文说法，同样也就违背了克劳修斯说法。
3．5 高温热源温度，低温热源温度，今有120KJ的热直接从高温热源传给 低温热源，求此过程。 解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程 3.6 不同的热机中作于的高温热源及的低温热源之间。求下列三种 情况下，当热机从高温热源吸热时，两热源的总熵变。 （1）可逆热机效率。 （2）不可逆热机效率。 （3）不可逆热机效率。 解：设热机向低温热源放热，根据热机效率的定义 因此，上面三种过程的总熵变分别为。 3.7 已知水的比定压热容。今有1 kg，10℃的水经下列三种不同过程加 热成100 ℃的水，求过程的。 （1）系统与100℃的热源接触。 （2）系统先与55℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 （3）系统先与40℃，70℃的热源接触至热平衡，再与100℃的热源接触。 解：熵为状态函数，在三种情况下系统的熵变相同 在过程中系统所得到的热为热源所放出的热，因此
物化实验课后答案
实验一燃烧热的测定 1.在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答： 在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N 2的氧化会产生热效应。在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升 0.1mol·dm-3 NaOH溶液相当于 5.983 J(放热)。 2. （1）本实验中，那些为体系？那些为环境？ （2）实验过程中有无热损耗， （3）如何降低热损耗？ 答： （1）氧弹中的样品、燃烧丝、棉线和蒸馏水为体系，其它为环境。 （2）实验过程中有热损耗： 内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。 （3）降低热损耗的方法： 调节内筒水温比外筒水温低 0.5-1℃，内桶盖盖严，避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗。 3.在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒的低？低多少合适？
在环境恒温式量热计中，点火后，系统燃烧放热，内筒水温度升高 1.5-2℃，如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃，样品燃烧放热最终内筒水温比外筒水温高1℃，整个燃烧过程的平均温度和外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低 0.5-1℃较合适。 4固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示： 压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。 5试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些? 提示： 压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。 6试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些?本实验成功的关键因素是什么? 提示： 能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键： 药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。 实验二十 （1）液体饱和蒸气压的测定预习思考题 一、思考题： 1.真空泵在开关之前为什么要先通大气？
物理化学上册的答案第五版上册
第一章 333气体pVT 性质 1-1物质的体膨胀系数V α及等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ及压力、温度的关系？ 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。试估算该气体的摩尔质量。